咪唑类功能化离子液体的量子化学计算及其合成与应用.pdf

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1、分类号O69学号151040200密级全日制学术型硕士学位论文题目咪唑类功能化离子液体的量子化学计算及其合成与应用作者姓名曹继鹏导师姓名、职称王文珍教授学科(专业)名称应用化学提交论文日期2018年6月14日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切

2、相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________·注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文摘要论文题目：咪唑类功能化离子液体的

3、量子化学计算及其合成与应用专业：应用化学硕士生：曹继鹏(签名)导师：王文珍(签名)摘要温室效应是全球关注的环境问题之一，科学家们一直致力于CO2的组合转化技术研究。将CO2转化成具有工业应用价值的化工产品，不仅能减少其作为温室气体对环境造成的影响，而且极大地降低了传统化工产业对化石能源的依赖，有望进一步拓展清洁的、可再生利用的绿色能源。CO2催化转化为环碳酸酯是一类原子利用率100%的绿色原子经济反应，且逐渐成为CO2资源化的有效途径之一，在生成高附加值环碳酸酯的同时亦为CO2的减排与利用提供了新思路。本文首先通过Gaussian09W量子化学软件优化了咪唑类离子液体的结构，计算了其作为催

4、化剂参与CO2转化反应的自由能变化过程。在此基础上，合成了结构新颖的咪唑类功能化离子液体并考察了其对CO2的催化转化反应的影响因素。主要有以下三个部分：（1）采用Gaussian09W优化了[C3(mim)2]Br2、[OH-C2mim]Br、[OH-C3mim]Br和[OH-C3(mim)2]Br2的结构，考察了自然布局电荷分布（NPA）、自然键轨道（NBO）二阶稳定化能（E(2)）的大小及其轨道间的交互作用和分子表面静电势（ESP），计算了-其催化CO2和环氧丙烷环化反应过程中的自由能变化。理论计算表明：Br和氢键协同进攻环氧丙烷开环是决速步；而采用[OH-C2mim]Br和[OH-C

5、3mim]Br作为催化剂时，前者的催化效果比后者更好（[OH-C2mim]Br催化CO2和环氧丙烷环化反应的自由能比[OH-C3mim]Br低约3.6KJ/mol）。（2）在（1）的基础上，以1-甲基咪唑为主要原料，通过加热回流法合成了六类功能化的咪唑类离子液体，分别如下：1,1'-(1,3-三亚甲基)双-3-甲基咪唑二溴盐([C3(mim)2]Br2)、1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑溴化盐([OH-C2mim]Br)、1-(3-羟丙基)-3-甲基咪唑溴化盐([OH-C3mim]Br)、1,1'-(2-羟丙基)双-3-甲基咪唑二溴盐([OH-C3(mim)2]Br2)、1-(2-胺乙基)

6、-3-甲基咪唑溴化盐([NH2-C2mim]Br)和1-(3-胺丙基)-3-甲基咪唑溴化盐([NH2-C3mim]Br)。（3）利用元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱等方法对所制备的离子液体进行初步表征，并将其用于催化CO2和环氧丙烷合成环碳酸丙烯酯。实验结果表明所制备的离子液体均具备一定的催化性能，其中[OH-C2mim]Br催化CO2的效果最佳。进一步考察了压力、时间以及温度对[OH-C2mim]Br催化性能的影响，获得了最佳的催化反应条件（反应压力为2.0MPa，时间为60min，温度为115℃，碳酸丙烯酯的催化收率~72%）。该实验结果与计算数据一致。关键词：离子液体碳酸丙

7、烯酯反应机理自由能论文类型：基础研究II英文摘要Subject：QuantumChemicalCalculationofImidazoleFunctionalizedIonicLiquidsandTheirSynthesisandApplicationSpeciality：AppliedChemistryName：Ji-PengCao(signature)Instructor：Wen-ZhenWang(signature